Utvikling i energiforbruk og CO 2 -emisjon fra Norske Skog Saugbrugs AS Bioenergi og Bio-CCS seminar, Gardermoen 28.11.2013 Andreas Kvitvang, Norske Skog Saugbrugs
Innhold Kort om Halden og Norske Skog Saugbrugs AS Bedriften sin energipolitikk Energibruk ved Norske Skog Saugbrugs Energireduserende tiltak Termisk energi, bruk av fossilt brensel Transport av råvarer og ferdigprodukt CO 2 -utslipp forårsaket av vår aktivitet Kort om renseanlegg og produksjon av biogass Produksjon av biogass fra bioslam Potensialet for produksjon av biogass Arbeid som pågår i 2013 Biogass kan ha stor lokal betydning
Fabrikkanlegget til Norske Skog Saugbrugs ligger ved elva Tista, i sentrum av grensebyen Halden.
Halden er en idyllisk by, som deler fjord og skjærgård med Strömstad Kommune.
Fakta om Norske Skog Saugbrugs Fabrikken representerer en lang industritradisjon i Norge. Saugbrugsforeningen AS ble etablert i 1859 etter en sammenslutning av 30 lokale sagbruk. Saugbrugs har gjennom historien hatt forskjellige satsningsområder som produksjon av trelast, tremasse, cellulose og finpapir. I dag er fabrikken rendyrket for produksjon av SC magasinpapir. Produksjon: Produkt: Bruksområder: 550.000 tonn på tre papirmaskiner SC magasinpapir Kataloger, magasiner, reklame Virkesforbruk: El. forbruk: Termisk energiforbruk: 750.000 fm 3 gran 1200 GWh 800 GWh Omsetning: 2,3 mrd NOK Eksport: 100% Hovedmarkeder: Tyskland, USA, UK, Frankrike og Italia Antall ansatte: Ca. 530
Vår energipolitikk Norske Skog Saugbrugs AS skal være en energibevisst produsent av treholdig, ubestrøket magasinpapir. Norske Skog Saugbrugs skal drive sin virksomhet med effektive produksjonsprosesser med høy utnyttelsesgrad av energi. Dette skal være en viktig forutsetning for målsettinger i alle produksjonsenheter. Energiaspektet skal integreres i strategiske vurderinger og operasjonelle beslutninger. Norske Skog Saugbrugs er forpliktet av Norske Skogs energipolicy.
Energibruk ved Norske Skog Saugbrugs AS Produksjonen ved vår bedrift er energikrevende. Forbruket kan settes til 2 TWh, hvorav ca 60% av dette er El-energi. Øvrig forbruk er termisk og går med til tørking av produktet. Forbruk av El, ca 1,2 TWh, fordeles slik: Produksjon av mekanisk masse (0,8 TWh) Drift av øvrige maskiner (0,4 TWh) Termisk energi, 0,8 TWh, går som nevnt med til tørking av papirproduktet. Vi har en bred palett av alternative energikilder for inndekning av dette energibehovet. Mer om dette følger senere! Ut over dette, har bedriften et betydelig transportbehov. Dette er spesielt i forbindelse med transport av råstoff og ferdig produkt. Bedriften har en begrenset produksjon av biometan i avløpsrenseanlegget. En utvidelse av dette anlegget har de siste åra fått stor aktualitet. Undersøkelser har vist at man kan produsere opp til 23 GWh med CO 2 -nøytral metan for drift av kjøretøy. Et spesielt energiprosjekt er etablert for utvikling av dette.
Innkjøpt energi, pr ton produkt Figuren viser hva Norske Skog Saugbrugs årlig har kjøpt inn av ulike energityper til produksjon av 1 ton papir. kwh/ton 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 El.kraft el/bio/damp-termisk Fossilt termisk 500 0 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 YTD2013 Datamaterialet viser en klar nedgang i forbruk av energi til papirfremstillingen. Forholdet er spesielt markant for de siste to åra.
Specific energy (kwh / ton) 3600 3400 3200 3000 2800 2600 2400 2200 Energireduserende tiltak Elektrisk energi er en av de dyreste innsatsfaktorene i vår produksjon. Hoveddelen av El-forbruket går med til masseproduksjon; totalforbruket for dette, er typisk 800 GWh/år Tiltak for å redusere dette forbruket er viktig også ut fra rene kostnadsforhold. 2000 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 T2013 YTD 2013 Jan 2013 Feb 2013 Mars 2013 April 2013 Mai 2013 Jun 2013 Juli 2013 Aug 2013 Sep 2013 Okt 2013 Nov 2013 Des Linje C/D 2013 Spesifikt El-forbruk for produksjon av egen masse er betydelig redusert. Dette kan kort oppsummeres slik: Frem til 2006 nå i 2013 Fra 2014 3,4 MWh/ton 2,7 MWh/ton 2,4 MWh/ton
Termisk energi, produksjon av damp Termisk energi er en viktig innsatsfaktor i all papirproduksjon. Tilgang og stabilitet i leveranse av damp er svært viktig; uten damp stopper hele produksjonen. Norske Skog Saugbrugs har store ressurser for produksjon av damp: Biobrenselskjele (BBK) 80 MW Kjele 3 (back up oljekjel) 90 MW Kjele 4 (back up oljekjel) 100 MW Elektrokjeler, 3x, totalt 100 MW I tillegg til dette har vi: Gjenvinning av damp fra TMP-fabrikken 75 MW Dampleveranse fra IFE 20 MW Dampproduksjonen i BBK er spesielt viktig for Bedriften. Biobrensel for kjelen er: Egen bark Eget avfall Bioslam fra avløpsrensingen Biogass Innkjøpt biobrensel
Fossilt brensel til dampproduksjon Utviklingen i forbruk av fossilt brensel ved vår bedriften i Halden. GWh/år 300 250 200 150 100 50 0 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 YTD2013 Grafen viser at forbruket fossilt brensel er gått ned fra et nivå på 75 GWh/år til beskjedne 1 2 GWh/år. Bruk av fossilt brensel begrenses nesten bare til oppstart av BBK etter full en driftsstans av anlegget.
Leveranse av termisk energi 2013 Figuren viser opprinnelsen for all termisk energi ved Norske Skog Saugbrugs hittil i 2013. 51 % Forbruk av termisk energi YTD 2013 (699,3 GWh) 15 % El Energi Fosilt brensel IFE 15 % TMP 2 22 % Innkjøpt Flis 6 % Egen Bark 3,6 % 0,2 % 1 % Eget slam Eget Avfall 8 % Figuren viser at 50% av varmebehovet blir dekkes av gjenvunnet damp fra massefabrikken. Knapt 40% blir dekt av biokjelen, hvorav mer enn halvparten er eget brensel. Beskjedne 0,2% er fossilt brensel.
Transport av råvarer CO 2 -utslipp i forbindelse med transport av råvarer utgjør, spesielt lokalt, et betydelig utslipp. Tømmertransport gir alene, i inneværende år, et utslipp på 5.400 ton CO 2. Fordelingen mellom ulike transportmiddel, ved transport av tømmer i 2013, er vist i kakediagrammet under. Bane; 677 Utslipp fra tømmertransport Båt; 269 100 % Innkommende hovedråvarer Bil Tog Båt Bil; 4 420 80 % 60 % 40 % 20 % 0 % 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 Figuren over viser fordeling av transport av råvarer inn til fabrikken (ton og km). Vi ser at transport på bane har minket de siste årene, andelen biltransport har økt.
Transport av ferdig produkt Alt CO 2 -utslipp fra Norske Skog Saugbrugs er knyttet til bruk av fossilt brensel. Størstedelen av dette, er i forbindelse med transportaktiviteter. Transport av ferdigvarer er den mest dominerende forbruker av fossilt brensel. 100 % 80 % 60 % 40 % 20 % 0 % 2000 2001 2002 Båt Jernbane Bil 2003 2004 2005 2006 Figuren viser fordeling av transporter av produkt ut fra fabrikken. Vi ser at transport på bane de siste årene har minket, mens andelen ferdigprodukt transportert på bil øker. Denne utviklingen, som er ugunstig ut fra bruk av fossilt drivstoff, har sammenheng med kostnadsspørsmål. Returfrakt på ledig biltransport til kontinentet har vært et gunstig valg for bedriften. 2007 2008 2009 2010 2011 2012
CO 2 -utslipp forårsaket av vår aktivitet CO 2 -utslipp fra Norske Skog Saugbrugs sin virksomhet kommer i hovedsak fra transportvirksomhet og fra produksjon av termisk energi. I løpet av de siste årene har CO 2 -mengden blitt redusert fra 45 til 32 kton. Nedgangen har utelukkende sammenheng med redusert bruk av fossilt brensel som følge av økt varmegjenvinning i massefabrikken. 12 % 3 % 1 % 2 % Før 2008 2013 29 % 17 % 53 % CO 2 -emisjon ~ 45.000 ton/år Transport ferdigvarer Tømmer Clay Cellulose Lokal transport Dampproduksjon 72 % 5 % 2 % 3 % 1 % CO 2 -emisjon ~ 32.000 ton/år Kakediagrammet til høyre viser at ca 25% av CO 2 - belastningen skjer lokalt, eller i nærområdet. Dette gjelder spesielt termisk energi, transport av tømmer, clay og cellulose samt annen lokal transport. Tiltak på disse områdene er trolig også lettere å gjøre noe med for oss som driver anleggene.
Kort om renseanlegget og produksjon av biogass
Ankers RA ved Norske Skog Saugbrugs
Fakta om Ankers RA Renseanlegget ble levert av Ahlström/Aqua Flow som et turn key anlegg. ÅF var hovedkonsult for prosjektet. Produksjonsstart var i 1992. Anlegget er i hovedsak uendret etter oppstart. Hydraulisk kapasitet: Anaerob del 6.000 m 3 /d Aerob del 24.000 m 3 /d Biologisk kapasitet: Anaerob del Aerob del Bemanning: Behandler ca: Produksjon: 20 ton COD/d 30 ton COD/d 1 operatører på døgnkontinuerlig skift. 300 l/s = 10 000 000 m 3 /år Bioslam, 2 000 ton/år Fibersediment, 20 000 ton/år Biogass ~ 0,7 mil Nm 3 /år
Produksjon av biogass fra bioslam Et viktig mål i arbeidet med økt gassproduksjon har vært å kunne utnytte foreliggende bioslam fra aktiv til produksjon av gass. Årsaken til dette er at man dermed kunne kvitte seg med dette problemslammet. Et evaluering av en termo-alkalisk hydrolyse av bioslammet ble startet. En mulig bruk av et slikt hydrolysat ville gi åpenbare fordeler: Nytt organisk materiale fra hydrolyse, kunne uten problemer benyttes i eksisterende anaerob reaktor. Problematisk bioslam kan trylles bort. Næringssalter, som opprinnelig var bundet i bioslam, ville bli frigjort og kunne benyttes på nytt. Flere aktiviteter ble startet for å utrede dette; og arbeidet fikk velvillig støtte fra Oslofjordfondet.
Studie utført 2011/2012 Biogassanlegget ved Ankers RA er relativt stort anlegget som fungerer godt. Vi antok at anlegget trolig kan produsere en vesentlig større gassmengde enn hva tilfellet er i dag. Status og mulighetene som trolig ligger i det eksisterende renseanlegget gav bakteppet for en studie. Denne ble utført som et kvalifiseringsprosjekt med støtte fra Oslofjordfondet. Studien skulle belyse følgende forhold: Verifisere potensialet for gassproduksjon i eksisterende anlegg. Undersøke muligheten for gassproduksjon av biomasse som blir produsert i den aerobe del av anlegget. Belyse mulighetene for ekstern bruk av produsert metangass.
Ressurser i prosjektet En rekke delaktiviteter ble satt i gang i forbindelse med kvalifiseringsprosjektet. Disse var: Potensiell anaerob nedbrytbarhet av bioslam og fiberslam, Roar Linjordet, Bioforsk, Ås. Anaerobic waste water treatment at Saugbrugs, summary of lab test, Nataliia Korniienko, Samuel Messih Tecleab og Rune Bakke, Telemark University College. Produksjon av biogass ved Norske Skog Saugbrugs i Halden, Kjell Josefsen, SINTEF Materialer og kjemi, Trondheim. Bruk av biogass, Jon Hovland, Tel-Tek, Porsgrunn. Alkalisk hydrolyse av bioslam, Dan Marcus Jansson og Helene Marie Berg, Et hovedprosjekt for avgangsstudenter ved Høyskolen i Østfold,
Potensialet for produksjon av metan Potensialet for metanproduksjon er undersøkt. Dette er kartlagt så vel teoretisk som praktisk gjennom enkle laboratorieforsøk. Resultatene er også sammenholdt med foreliggende data for anaerobreaktoren ved fabrikken. Nå-produksjonen av metan er fastsatt til 0,65 mil Nm3/y. Gassmengden kan økes ved to alternative løsninger: Tilleggsproduksjon av metan basert på bioslam, eller Alt avløp gis et anaerobt rensetrinn. Begge løsninger vil minimere produsert mengde bioslam. Se figur til høyre. Avvannet bioslam (1000 tonn/år) 8 7 6 5 4 3 2 1 Kun hydrolyse og retur av slam (0 60 %) Kun strøm B anaerobt (0 630 m3/time) Strøm B anaerobt (0 630 m3/time) + 30 % retur av slam Strøm B anaerobt (0 630 m3/time) + 60 % retur av slam 0 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 Metan (1000 Nm 3 /år) Potensialet bekreftes også av laboratorieforsøkene fra Høyskolen i Telemark, årlig produksjon av metan settes til 2,8 mil Nm3. Studien i Trondheim beregner potensialet til 1,6 mil Nm3, men en manko på mer enn 30% påvises samtidig, trolig pga gammel teknikk.
Konklusjoner Anaerob rensing ved Norske Skog Saugbrugs har et betydelig potensial for produksjon av biometan. Bildet er som følge: 1. Nå-produksjon 0,65 M Nm3/y 2. Produksjon som inkluderer hydrolyse av bioslam 3. Produksjon som inkluderer alt avløpsvann 4. Produksjon som inkluderer alt 3 og med forbedret reaktor 0,92 M Nm3/y 1,60 M Nm3/y 2,20 M Nm3/y Alternativ 3 og 4 øker gassproduksjonen slik at rensing av gassen kan utføres på en økonomisk forsvarlig måte. Alternativene 2, 3 og 4 vil redusere slamproduksjonen slik at all restslamhåndtering på Ankers kan utgå (slamrest overføres sedimentasjonsbassenget på Porsnes). Kvalifiseringsstudien avdekker en rekke områder som man anbefaler at undersøkes nærmere. En videreføring av prosjektet fremstår som gunstig for bedriften.
Arbeid som pågår i 2013 Arbeidet i kvalifiseringsstudien viste at potensialet for produksjon av biogass (med et innhold på 65% metan) kan være så stort som 3-4 mill Nm3/y. Den aktuelle gassmengden tilsvarer en energimengde på ~23 GWh. Dersom produsert gassmengde skal nå et ønsket nivå, må bioreaktoren ved Ankers RA oppgraderes vesentlig slik at hele avløpsmengden blir behandlet anaerobt. Produsert bioslam fra aktiv må hydrolyseres og gis samme behandling - dette vil trolig bety bygging av ny reaktor. Arbeid med økt gassproduksjon i Ankers RA er nå formalisert i et eget Energiprosjekt ved Saugbrugs. Et forprosjekt er gjennomført. Forprosjekter viste at tiltak i renseanlegget kan gi viktige bidrag for Saugbrugs, dette kan være: Betydelig reduksjon i driftskostnader. Store energigevinster. Miljøgevinst, både internt og til resipient. Tidsriktig miljø-prosjekt med åpenbar omdømmegevinst. Bedring av CO 2 -regnskap med 5.800 ton CO 2 /år Energiprosjektet blir fulgt opp med en hovedstudie nå høst 2013.
Biogass kan ha stor lokal betydning CO 2 -regnskap for Saugbrugs lokalt 8000 Ton CO 2 /år 6000 4000 2000 0 Tømmer Cellulose Lokal tr. Termisk Sum 2013 Biogass Sum 2015 Figuren viser en summasjon av lokale CO 2 -bidrag fra Norske Skog Saugbrugs i inneværende år. Et biogassprosjekt, som medfører salg av karbonnøytral biometan fra 2015, vil gi stor reduksjon i dette regnskapet. Tiltaket vil medføre at CO 2 -emisjon fra Norske Skog Saugbrugs, lokalt vil reduseres fra dagens nivå på 8.400 tonn til 2.600 tonn CO 2 /år. Tiltaket er planlagt satt i verk fra 2015.